[發明專利]一種機器人驅動結構

有效

• 申請號: 201210156620.5
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN103419189A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 范紅兵
• 申請（專利權）人: 范紅兵
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J19/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波

技術領域

本發明涉及機械技術領域一種驅動結構，特別是涉及一種關節型機器人的驅動結構。

背景技術

現有技術中機器人驅動結構的種類很多，關節型機器人驅動結構因其動作的靈活性受到廣泛運用，成為機器人驅動機械結構的主要形式。關節型機器人驅動結構具有運動慣性小、阻力小、姿態變化多等優點，大量應用于碼垛、搬運、焊接和噴涂等方面。

請參考圖1，圖1為現有技術的機器人一種設置方式的結構示意圖。

關節型機器人驅動結構主要包括：可旋轉的基座1、一端與基座鉸接的第一節臂2和一端與第一節臂鉸接的第二節臂3，第二節臂3的另外一端可以安裝其他活動臂或者執行機構，第一節臂2和第二節臂3的協調擺動構成機器人的伸展和回縮以及各種姿態變換。上述運動可以使機器人第二節臂3的末端和安裝在其上的活動臂或執行機構到達目標位置完成工作目的。

上述第一節臂2、第二節臂3和其他活動臂統稱為機器人驅動結構的機械臂。

其中，機器人驅動結構的機械臂能夠到達的最遠位置距離基座旋轉中心的距離稱為機器人的工作半徑；機器人機械臂展末端的最大提升重量稱為負載能力。

上述現有的關節型機器人驅動結構雖然具有靈活性高等優點，但其結構形式，尤其是第一節臂2和第二節臂3的驅動方式，在很大程度上限制了機器人的負載能力和工作半徑。上述現有的關節型機器人比較典型的驅動方式是：第一節臂2的擺動動力來自于其與基座鉸接軸部的電動機和減速機，第二節臂3的驅動動力來自于其與第一節臂2鉸接部的電動機和減速機。

結合上述結構設置，我們可以得出，現有的關節型機器人臂的驅動動力均來自于其鉸接樞部（即擺動臂的根部），而該力的作用點位于擺動臂的末端，根據杠桿原理，這種驅動方式需要動力裝置提供很大的扭矩。尤其是減速機需要承受很大的負載，這也對減速機提出了很高的強度要求。同時，該種結構設置會使得中心部位的動力裝置的微小誤差在擺動臂末端得到放大，降低了操作的精確程度。也就是說，現有的關節型機器人驅動結構的結構和驅動形式不但限制了機器人驅動結構的負載能力和工作半徑，而且影響了機器人驅動結構的定位精度。

即使有些關節型機器人的第一節臂2的動力裝置不直接設置在鉸接軸部位，但是其也是通過動力裝置的樞部驅動擺臂或者連桿等帶動第一節臂2運動，由于驅動方式實質上相同，上述驅動產生的缺陷也就依然存在。

因此，現有機器人驅動結構的工作半徑和負載能力均難有較大突破；要想提高機器人驅動結構的工作性能必須另辟途徑。如何在耗能較小的情況下有效提高機器人驅動結構的負載能力、工作半徑以及工作精度等性能，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種機器人驅動結構，可以擴展機器人的工作能力（負載能力和工作半徑）和精度，而這種結構還可以配置非耗能驅動的輔助驅動動力，節約驅動動力和能耗。

為解決上述技術問題，本發明提供一種機器人驅動結構，包括基座、與基座鉸接的第一節臂、與第一節臂鉸接的第二節臂和至少兩個伺服動力裝置，還包括位于基座上的驅動輪和柔性索具，基座與第一節臂之間或者第一節臂與第二節臂之間設有一伺服動力裝置，用來驅動第一節臂相對基座擺動或者第二節臂相對第一節臂擺動，驅動輪連接有另一伺服動力裝置，柔性索具與驅動輪嚙合，并且柔性索具的一端與第一節臂或第二節臂或兩節臂的關節處連接，柔性索具在所述驅動輪帶動下拉動第一節臂和第二節臂擺動，所述兩個伺服動力裝置共同驅動第一節臂和第二節臂實現協同運動。它是通過動力裝置對機器人機械臂的剛性連接驅動和柔性連接拉動結合的方式完成機械臂的組合運動。

優選地，所述驅動輪通過支撐臂連接在所述基座上，支撐臂支撐引導所述柔性索具伸向柔性索具與第一節臂或第二節臂的連接點。優選地，所述支撐臂含有空心立柱，立柱位于所述基座上，立柱內設有與柔性索具相連的重物。

優選地，所述柔性索具的另外一端連接有為所述第一節臂和第二節臂提供輔助驅動力的重物。優選地，所述柔性索具的另外一端連接為所述第一節臂和第二節臂提供輔助驅動力的氣缸或彈簧。